三分量地震记录频谱与信噪比特征研究

三分量地震记录频谱与信噪比特征研究

三分量(three components)地震数据包含垂直(Z)分量和水平(X、Y)分量。其中垂直分量主要接收纵波,两个水平分量主要接收横波。

横波与纵波质点振动方式不同,两者具有不同频率和振幅特征,信噪比也各不相同。频谱分析是地震数据分析的重要方法,通过频谱分析可以了解Z、X、Y分量频率与振幅关系。

信噪比作为衡量地震数据质量的可靠标准,常用来对比地震资料的优劣。本文基于榆社-武乡三分量地震勘探项目,对全区单炮记录特点进行分析,将其分为三类,并选取五个示例炮进行研究。

分离出示例炮Z、X、Y分量后,选择相同时窗,采用傅里叶变换对每炮的三个分量进行频谱分析,总结出研究区内三分量地震数据的频谱特征。然后通过查阅文献,对各种信噪比方法进行研究,选取频率域法,对五个示例炮三个分量的记录进行信噪比计算,总结出研究区的信噪比特征。

最后对比了数字检波器Z分量记录与模拟检波器记录的频谱和信噪比特征。文章得出如下结论:(1)三个分量之间频谱特征各不相同,通常Z分量主频最高,带宽最大。

70Hz以上的地震信息中,X和Y分量能量高于Z分量。X和Y分量频谱曲线特征相似,主频和带宽相近,但X分量能量稍高。

从Z分量来看,在基岩或黄土激发都能获取良好的资料。对于X和Y分量来说,基岩激发的资料频带更宽,能量更强。

(2)不同的波,主频、带宽和能量都不相同,但均受介质本身与炮检距的影响。通常炮检距大,频谱曲线振幅小,但也此关系并非绝对,炮检距大,振幅也可能大。

在相同道集内,随时间增大,目的层附近的反射波主频逐渐降低。旅行时间和反射介质的差异均能引起地震信息能量的变化,但旅行时间对地震信息的能量影响要小于介质本身。

(3)采用频率域法计算的信噪比,受信号所在频率区间影响,若该区间与地震信息的主频吻合或相近,且该波能量比其他波强,则信噪比高,否则信噪比低。改变信号区间时,信噪比曲线的峰会发生移动。

在同一炮当中,两个水平分量具有形态相似的T-SNR曲线,与Z分量相差较大。信噪比高高低顺序为Z分量、X分量、Y分量。

(4)反射介质对信噪比具有很大的影响,不同的反射位置,信噪比不同。基岩和黄土中均能激发出高信噪比的纵波资料,但由于黄土较厚而选择在黄土中激发的资料,即使Z分量信噪比很高,其X和Y分量信噪比可能低于基岩激发的普通资料。

其原因是转换横波在厚黄土中吸收衰减严重。(5)不同时窗信噪比不同。

DSU3明显在主频和带宽方面更具优势,尤其是对于高频地震波,如50Hz以上,单只DSU3振幅大于三只DX-10堆放的记录。但DSU3背景噪音干扰比DX-10严重,从监视记录上看背景“较暗”。

(6)从本研究区煤层反射波看,总体上数字检波器信噪比更具优势,从整炮信噪比到部分道集下目的层反射波附近得信噪比,DSU3均具有优势。